(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来より、熱源機により加熱した温水を温水循環路を介して暖房端末に供給することによって、暖房端末から放熱をするようにした温水暖房システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載された温水暖房システムでは、温水循環路から暖房端末に供給される温水の温度(往き温度)が目標温度(80℃)となるように、熱源機での加熱量(バーナの燃焼量)を制御する比例燃焼制御を行っている。また、比例燃焼制御による対応では往き温度が上限温度(消火温度)を超える状況となる場合には、バーナの燃焼を停止し、往き温度が下限温度(点火温度)にまで低下すれば、燃焼を再開するというON−OFF燃焼制御を行っている。
【0004】
そして、特許文献1に記載された温水暖房システムにおいては、通常比例制御モードによる燃焼量の制御範囲(最小燃焼量P
min〜最大燃焼量P
max)に加えて、通常比例制御モードよりも、最小側をより低い側に拡張させた燃焼量の制御範囲(拡張最小燃焼量Ps〜最大燃焼量P
max)でバーナを比例燃焼させる拡張比例制御モードが採用されている。
【0005】
通常比例制御モードから拡張比例制御モードへの切換えは、ON−OFF燃焼サイクル時間が設定切換時間以下になったときに行われ、この切換えによってON−OFF制御によるバーナの燃焼と消火の切り替えの頻度の増大を防止している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載された温水暖房システムにおいては、暖房端末の暖房負荷が低いときに比例制御からON−OFF制御に切替えられる。そして、ON−OFF制御においてバーナが消火されると、熱源機から暖房端末に供給される温水の温度が点火温度まで低下してバーナの燃焼が再開されるまでに、ある程度の時間が経過する。
【0008】
そして、この場合には、熱源機から暖房端末に供給される温水の温度が低下して、暖房端末からの放熱量が減少した状態が続くことによって、例えば暖房端末が温風暖房機であるときには、使用者が冷風感による寒さを体感するおそれがある。また、ON−OFF制御により、熱源機の作動と停止を頻繁に切り替えることは、熱源機の構成部品(バーナへの燃料ガスの供給と停止を切り替える電磁弁等)の耐久性を考慮すると、好ましくない。
【0009】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、熱源機のON−OFF制御により温水の加熱が停止している間に使用者が寒さを体感することを、熱源機の作動と停止の頻繁な切り替わりを制限しつつ、防止することができる温水暖房システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の温水暖房システムは、
温水循環路の途中に接続されて、該温水循環路を流通する温水を加熱する熱源機と、
前記温水循環路の途中に接続されて、前記温水循環路を流通する温水からの放熱により暖房を行う暖房端末と、
前記温水循環路内の温水を循環させる循環ポンプと、
前記温水循環路から前記暖房端末に供給される温水の温度を検出する往き温度センサと、
前記循環ポンプを作動させた状態で、前記往き温度センサの検出温度が所定の目標温水温度となるように前記熱源機による加熱量を制御する比例制御と、該比例制御により前記熱源機による加熱量を所定の下限加熱量まで減少させても、前記往き温度センサの検出温度が前記目標温水温度を超えるときに、前記往き温度センサが前記目標温水温度よりも高い加熱停止温度以上になったときに前記熱源機による加熱を停止し、その後に前記往き温度センサの検出温度が前記目標温水温度よりも低い加熱再開温度以下になったときに前記熱源機による加熱を再開する処理を繰り返すON−OFF制御とを実行して、暖房運転を行なう暖房制御部と、
を備えている。
【0011】
そして、本発明の温水暖房システムの第1の態様は、
前記ON−OFF制御による暖房運転が行なわれているときに、前記熱源機による加熱が開始された時点から該加熱が停止して次に前記熱源機による加熱が再開されるまでの時間であるON−OFFサイクル時間を測定するサイクル時間測定部と、
前記サイクル時間測定部により測定された前記ON−OFFサイクル時間が、第1所定時間以上であるときに、前記加熱再開温度を該測定時の前記加熱再開温度よりも高い温度に変更する加熱再開温度変更部と
を備えたことを特徴とする。
【0012】
かかる本発明によれば、前記暖房制御部によって前記ON−OFF制御による暖房運転が行なわれているときに、前記サイクル時間測定部により、前記ON−OFFサイクル時間が測定される。そして、前記ON−OFFサイクル時間が前記第1所定時間以上であるときには、前記熱源機による温水の加熱が停止したときに、前記暖房端末に供給される温水の温度が低下した状態が続くことにより、使用者が寒さを体感するおそれがある。また、前記ON−OFF制御により、前記熱源機の作動と停止を頻繁に切り替えることは、前記熱源機の構成部品の耐久性を考慮すると好ましくない。
【0013】
そこで、前記加熱再開温度変更部は、前記ON−OFFサイクル時間が前記第1所定時間以上であったときには、前記加熱再開温度を前記ON−OFFサイクル時間の測定時の前記加熱再開温度よりも高い温度に変更する。これにより、前記熱源機による加熱が再開されるまでの時間が短縮されて、前記熱源機による温水の加熱が停止した状態が継続する時間が短くなる。そのため、前記暖房端末に供給される温水の温度が低下した状態が続くことにより、使用者が寒さを体感することを防止することができる。
【0014】
また、前記加熱再開温度変更部による前記加熱再開温度の変更は、前記ON−OFFサイクル時間が前記第1所定時間以上であるときに限定して行われる。そのため、前記ON−OFFサイクル時間が短時間であるときに、前記加熱再開温度が高く変更されて、前記熱源機の作動と停止が切り替わる頻度が高くなることを制限することができる。
【0015】
次に、本発明の温水暖房システムの第2の態様は、
前記ON−OFF制御による暖房運転が行なわれているときに、前記熱源機による加熱が開始された時点から該加熱が停止するまでの時間であるONサイクル時間、又は前記熱源機による加熱が停止した時点から該加熱が再開されるまでの時間であるOFFサイクル時間を測定するサイクル時間測定部と、
前記サイクル時間測定部により測定された前記ONサイクル時間が第2所定時間以上であるとき、又は前記サイクル時間測定部により測定された前記OFFサイクル時間が第3所定時間以上であるときに、前記加熱再開温度を該測定時の前記加熱再開温度よりも高い温度に変更する加熱再開温度変更部と
を備えたことを特徴とする。
【0016】
かかる本発明によれば、前記暖房制御部によって前記ON−OFF制御による暖房運転が行なわれているときに、前記サイクル時間測定部により、前記ONサイクル時間又は前記OFFサイクル時間が測定される。そして、前記ONサイクル時間が前記第2所定時間以上であるとき、又は前記OFFサイクル時間が前記第3所定時間以上であるときには、前記熱源機による温水の加熱が停止したときに、前記暖房端末に供給される温水の温度が低下した状態が続くことにより、使用者が寒さを体感するおそれがある。また、前記ON−OFF制御により、前記熱源機の作動と停止を頻繁に切り替えることは、前記熱源機の構成部分の耐久性を考慮すると好ましくない。
【0017】
そこで、前記加熱再開温度変更部は、前記ONサイクル時間が前記第2所定時間以上であったとき、又は前記OFFサイクル時間が前記第3所定時間以上であったときには、前記加熱再開温度を前記ONサイクル時間又は前記OFFサイクル時間の測定時の前記加熱再開温度よりも高い温度に変更する。これにより、前記熱源機による加熱が再開されるまでの時間が短縮されて、前記熱源機による温水の加熱が停止した状態が継続する時間が短くなる。そのため、前記暖房端末に供給される温水の温度が低下した状態が続くことにより、使用者が寒さを体感することを防止することができる。
【0018】
また、前記加熱再開温度変更部による前記加熱再開温度の変更は、前記ONサイクル時間が前記第2所定時間以上であるとき、又は前記OFFサイクル時間が前記第3所定時間以上であるときに限定して行われる。そのため、前記ONサイクル時間又は前記OFFサイクル時間が短時間であるときに、前記加熱再開温度が高く変更されて、前記熱源機の作動と停止が切り替わる頻度が高くなることを制限することができる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明の実施形態の一例について、
図1〜
図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態の温水暖房システムの全体構成図であり、本実施形態の温水暖房システムは、屋外に設置された熱源機1と、浴室に設置されて熱源機1と端末温水回路2を介して接続された温風暖房機3(本発明の暖房端末に相当する)と、熱源機1と端末温水回路2を介して接続された床暖房パネル4(本発明の暖房端末に相当する)とにより構成されている。
【0021】
熱源機1には、接続部a,b,cを介して端末温水回路2と接続された主温水回路13、主温水回路13の途中に設けられて主温水回路13を流通する水を加熱する熱交換器14、熱交換器14を加熱するバーナ15、主温水回路13と端末温水回路2内の温水を循環させる循環ポンプ16、主温水回路13と端末温水回路2内の温水の膨張と収縮を吸収するシスターン17、熱交換器14から出湯される温水の温度を検出する暖房高温サーミスタ18(本発明の往き温度センサに相当する)、熱交換器14の上流側(入口側)と下流側(出口側)の主温水回路13を連通するバイパス通路19、及び循環ポンプ16から送出される温水(熱交換器14からバイパス通路19を介して供給される温水と端末温水回路2から戻る温水とが混合された温水)の温度を検出する暖房低温サーミスタ20(本発明の往き温度センサに相当する)が備えられている。
【0022】
なお、端末温水回路2と、主温水回路13と、バイパス通路19とにより、本発明の温水循環路が構成されている。
【0023】
さらに、熱源機1には、バーナ15に燃焼用空気を供給する燃焼ファン21、バーナ15に燃料ガスを供給するガス供給管22に設けられて、ガス供給管22を開閉する元ガス電磁弁23及びガス電磁弁24、ガス供給管22の開度を変更して燃料ガスの供給流量を調節するガス比例弁25、熱源機1の全体的な作動を制御する熱源機コントローラ26、及び熱源機1の内部の温度を検出する熱源機サーミスタ28が備えられている。
【0024】
熱源機コントローラ26は、図示しないCPUやメモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された温水暖房システムの制御用プログラムをCPUで実行することによって、熱源機1の作動を制御する機能を果す。熱源機コントローラ26は、燃焼ファン21の回転数とガス比例弁25の開度を調節することによって、バーナ15の燃焼量(熱源機1による温水の加熱量)を制御する。
【0025】
また、端末温水回路2は、温風暖房機3に温水を供給する暖房高温温水回路30と、床暖房パネル4に温水を供給する暖房低温温水回路31とにより構成されている。暖房高温温水回路30には、熱交換器14から出湯される高温の温水がそのまま供給され、暖房低温温水回路31には、端末温水回路2から戻る温水と熱交換器14からバイパス通路19を介して供給される温水とが混合された低温の温水が供給される。
【0026】
そして、熱源機コントローラ26は、温風暖房機3のみに温水を供給するときは、熱源熱動弁11を閉弁して温風暖房機3の端末熱動弁45を開弁した状態で循環ポンプ16を作動させ、暖房高温サーミスタ18の検出温度が第1目標温度(例えば80℃、本発明の目標温水温度に相当する)となるようにバーナ15の燃焼量を制御する。
【0027】
また、温風暖房機3と床暖房パネル4の双方に温水を供給するときは、熱源機コントローラ26は、熱源熱動弁11と温風暖房機3の端末熱動弁45の双方を開弁した状態で循環ポンプ16を作動させ、暖房高温サーミスタ18の検出温度が第1目標温度となるように、バーナ15の燃焼量を制御する。
【0028】
また、床暖房パネル4のみに温水を供給するときには、熱源機コントローラ26は、熱源熱動弁11を開弁して温風暖房機3の端末熱動弁45を閉弁した状態で循環ポンプ16を作動させ、暖房低温サーミスタ20の検出温度が第2目標温度(例えば60℃、本発明の目標温水温度に相当する)となるように、バーナ15の燃焼量を制御する。
【0029】
次に、温風暖房機3には、暖房熱交換器41、温風ファン42、温風暖房の開始/停止を指示するスイッチ等が設けられた温風暖房操作パネル43、室温(温風ファン42の作動により温風暖房機3内に吸入された室内の空気の温度)を検出する温風暖房サーミスタ44、暖房高温温水回路30を開閉して暖房熱交換器41への温水の供給/停止を行う端末熱動弁45、及び温風暖房機3の全体的な作動を制御する温風暖房コントローラ46が備えられている。
【0030】
温風暖房コントローラ46は、図示しないCPUやメモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された温風暖房機3の制御用プログラムをCPUで実行することによって、温風暖房機3の作動を制御する機能を果す。温風暖房コントローラ46は、通信ケーブル40を介して熱源機コントローラ26と通信可能に接続されている。温風暖房コントローラ46は、温風暖房操作パネル43により温風暖房の開始が指示されたときに、端末熱動弁45を開弁すると共に、熱源機コントローラ26に対して暖房運転の開始を指示する信号を送信する。
【0031】
これにより、熱源機1が作動を開始して熱源機1から温風暖房機3への温水供給が開始され、温風暖房コントローラ46は、温風暖房サーミスタ44の検出温度と温風暖房操作パネル43により設定された目標室温との差が減少するように、温風ファン42の回転数と端末熱動弁45の開閉デューティを調節して、温風による浴室への放熱量を制御する。
【0032】
また、熱源機コントローラ26は、床暖房パネル4の近傍に設置された床暖房端末50と通信ケーブル51を介して通信可能に接続されている。床暖房端末50には、床暖房の開始/停止を指示するスイッチ等が設けられた床暖房操作パネル52、室温を検出する床暖房サーミスタ53、及び床暖房パネル4への温水の供給量を制御する床暖房コントローラ54が備えられている。
【0033】
床暖房コントローラ54は、図示しないCPUやメモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された床暖房パネル4の制御用プログラムをCPUで実行することによって、床暖房パネル4による暖房を制御する機能を果す。
【0034】
床暖房コントローラ54は、床暖房操作パネル52により床暖房の開始が指示されたときに、熱源機コントローラ26に対して運転開始を指示する信号を送信する。これにより、熱源機1が作動を開始して、熱源機コントローラ26は、熱源熱動弁11を開弁すると共に、循環ポンプ16を作動させる。
【0035】
これにより、熱源機1から床暖房パネル4への温水の循環供給が開始される。熱源機コントローラ26は、暖房低温サーミスタ20の検出温度が第2目標温度(60℃)となるように、バーナ15の燃焼量を制御する比例制御を実行する。
【0036】
また、熱源機コントローラ26は、比例制御によりバーナ15の燃焼量を最小(本発明の下限加熱量に相当する)にしても、暖房低温サーミスタ20の検出温度が第2目標温度を超えるときには、暖房低温サーミスタ20の検出温度が消火温度(第2目標温度よりも高い温度に設定、本発明の加熱停止温度に相当する)以上になったときにバーナ15を消火し、その後、暖房低温サーミスタ20の検出温度が点火温度(第2目標温度よりも低い温度に設定、本発明の加熱再開温度に相当する)以下になったときにバーナ15に点火してバーナ15の燃焼を再開する処理を繰り返す、ON−OFF制御を実行する。
【0037】
なお、このように、比例制御とON−OFF制御によって、床暖房パネル4の暖房運転を行なう構成は、本発明の暖房制御部に相当する。
【0038】
以下、
図2に示したフローチャートに従って、熱源機コントローラ26による比例制御及びON−OFF制御の実行手順について説明する。
【0039】
熱源機コントローラ26は、床暖房コントローラ54との通信により、床暖房操作パネル52の暖房スイッチ(図示しない)がON操作(暖房開始操作)されたことを認識したときに、
図2のフローチャートによる床暖房運転を開始する。
【0040】
熱源機コントローラ26は、STEP1で、熱源熱動弁11を開弁すると共に循環ポンプ16を作動させる。これにより、主温水回路13及び端末温水回路2の暖房低温温水回路31内の温水が、熱源機1の熱交換器14及び床暖房パネル4を経由して循環される状態となる。
【0041】
続くSTEP2で、熱源機コントローラ26は、暖房低温サーミスタ20の検出温度が点火温度以下であるか否かを判断する。そして、暖房低温サーミスタ20の検出温度が点火温度以下であるときはSTEP3に進み、暖房低温サーミスタ20の検出温度が点火温度以下であるときにはSTEP2の判断処理を繰り返す。
【0042】
STEP3で、熱源機コントローラ26は、バーナ15の点火処理を行い、続くSTEP4で、前回のバーナ15の消火が床暖房操作パネル52の暖房スイッチの操作(暖房停止操作)によるものであるか否かを判断する。
【0043】
そして、前回のバーナ15の消火が暖房スイッチの操作によるものであるときはSTEP6に進み、熱源機コントローラ26は、比例制御によりバーナ15の燃焼量を制御する。一方、前回のバーナ15の消火が暖房スイッチの操作によるものでないとき(ON−OFF制御による消火であるとき)には、STEP5に進む。
【0044】
STEP5で、熱源機コントローラ26は、前回のON−OFF制御におけるON−OFFサイクル時間(バーナ15の燃焼が開始された時点から、バーナ15が消火されて次にバーナ15の燃焼が再開されるまでの時間)が第1所定時間Tim1(例えば3分、ガス電磁弁24等の部品の耐久性を考慮して決定される)以上であるか否かを判断する。
【0045】
そして、ON−OFFサイクル時間が第1所定時間Tim1以上であるときはSTEP10に分岐し、ON−OFFサイクル時間が第1所定時間Tim1よりも短いときにはSTEP6に進む。
【0046】
ここで、第1所定時間Tim1は、バーナ15の点火及び消火に伴って作動するガス電磁弁24,元ガス電磁弁23等の構成部品の作動回数(累積作動回数)が、熱源機1の使用期間内で耐用回数を超えることがないように、設定される。
【0047】
STEP10で、熱源機コントローラ26は、点火温度が点火温度上限値以下であるか否かを判断する。そして、点火温度が点火温度上限値以下であるときはSTEP11に進み、熱源機コントローラ26は、点火温度を、ON−OFFサイクル時間の測定時に設定されていた点火温度よりもα℃(例えば1℃)高い温度に変更して、STEP6に進む。一方、STEP10で現在の点火温度が点火温度上限値を超えたときには、STEP6に分岐し、この場合は点火温度は変更されない。
【0048】
なお、STEP5で判断されるON−OFFサイクル時間を測定する構成は、本発明のサイクル時間測定部に相当する。また、STEP11により、点火温度をα℃上げる構成は、本発明の加熱再開温度変更部に相当する。
【0049】
STEP7で、熱源機コントローラ26は、暖房低温サーミスタ20の検出温度が消火温度以上であるか否かを判断する。そして、暖房低温サーミスタ20の検出温度が消火温度以上であるときは、STEP8に進んでバーナ15を消火してSTEP2に戻り、STEP2以下の処理を再度実行する。一方、暖房低温サーミスタ20の検出温度が消火温度よりも低ときにはSTEP6に分岐し、熱源機コントローラ26は、比例制御によるバーナ15の燃焼を継続する。
【0050】
熱源機コントローラ26は、床暖房コントローラ54との通信により、床暖房操作パネル52の暖房スイッチがOFF操作(暖房停止操作)されたことを認識したときに、バーナ15を消火すると共に、熱源熱動弁11を閉弁し、循環ポンプ16を停止して床暖房パネル4の暖房運転を終了する。
【0051】
次に、
図3(a),
図3(b)を参照して、ON−OFF制御において、ON−OFFサイクル時間が第1所定時間Tim1以上であるときに点火温度を上げることによる効果について説明する。
【0052】
図3(a)は、縦軸を暖房低温サーミスタ20の検出温度Tg(以下、往き温度Tgという)及びバーナ15のON(燃焼状態)・OFF(消火状態)状態に設定し、横軸を時間(t)に設定して、ON−OFF制御実行中の往き温度Tgとバーナ15のON/OFF状態の変化を例示した説明図である。
【0053】
図3(a)では、t10,t12,t14の各時点で往き温度Tgが点火温度Ton1以下になってバーナ15がOFF(消火状態)からON(燃焼状態)に切り替わり、t11,t13,t15の各時点で往き温度Tgが消火温度Toff以上になってバーナ15がONからOFFに切り替わっている。
【0054】
ここで、熱源機コントローラ26は、バーナ15が燃焼を開始した時点からバーナ15が消火して次にバーナ15が燃焼を開始するまでの時間(バーナ15が燃焼を継続している時間Won1(ONサイクル時間)+バーナ15が燃焼を停止している時間Woff1(OFFサイクル時間))である、ON−OFFサイクル時間を測定する。そして、ON−OFFサイクル時間が第1所定時間Tim1以上であるときは、点火温度を上げる。
【0055】
なお、ON+OFFサイクル時間に代えてONサイクル時間又はOFFサイクル時間を測定し、ONサイクル時間が第2所定時間以上になったとき、又はOFFサイクル時間が第3所定時間以上になったときに、点火温度を上げるようにしてもよい。この場合は、
図2のSTEP5において、前回のON−OFF制御におけるONサイクル時間が第2所定時間以上又はOFFサイクル時間が第3所定時間以上であるか否かを判断し、ONサイクル時間が第2所定時間以上又はOFFサイクル時間が第3所定時間以上であるときはSTEP10に分岐し、ONサイクル時間が第2所定時間よりも短く且つOFFサイクル時間が第3所定時間よりも短いときにはSTEP6に進むようにすればよい。
【0056】
この場合、第2所定時間と第3所定時間は、第1所定時間と同様に、構成部品の耐用回数を考慮して決定される。また、ONサイクル時間又はOFFサイクル時間が第1所定時間以上であれば、ON−OFFサイクル時間は第1所定時間以上になる。
【0057】
次に、
図3(b)は、
図3(a)に対して点火温度をTon1からTon2へと高く変更してON−OFF制御を行った場合の、往き温度Tgとバーナ15のON/OFFの変化を例示した説明図である。
【0058】
図3(b)では、t20,t22,t24の各時点で往き温度Tgが点火温度Ton2以下になってバーナ15がOFF(消火状態)からON(燃焼状態)に切り替わり、t21,t23,t25の各時点で往き温度Tgが消火温度Toff以下になってバーナ15がONからOFFに切り替わっている。
【0059】
図3(b)においては、点火温度をTon1からTon2に高めることによって、OFFサイクル時間Woff2が
図3(a)のOFFサイクル時間Woff1よりも短くなっている。そのため、長いOFFサイクル時間の間、第2目標温水温度よりも低い温度の温水が床暖房パネル4に供給される状況が継続して、床暖房パネル4が設置された部屋にいる使用者が寒さを体感することを抑制することができる。
【0060】
なお、本実施形態では、ガスバーナを用いた熱源機1示したが、石油等の他の燃料を燃焼させるバーナを用いた熱源機や、電気ヒータ等を加熱源とした熱源機を採用してもよい。
【0061】
また、本実施形態では、床暖房パネル4の暖房運転をON−OFF制御により行う例を示したが、温風暖房機3の暖房運転をON−OFF制御により行なう場合にも、本発明の適用が可能である。